Роберт Стирлинг
 | этой статьи Начальный раздел может быть слишком коротким, чтобы адекватно суммировать ключевые моменты . ( июнь 2019 г. ) |
Роберт Стирлинг | |
|---|---|
 | |
| Рожденный | 25 октября 1790 г. Метвен, Пертшир , Шотландия |
| Умер | 6 июня 1878 г. ( 87 лет Галстон, Восточный Эйршир , Шотландия |
| Альма-матер | Эдинбургский университет |
| Занятие | Инженер |
| Дети | 7, включая Патрика Стирлинга и Джеймса Стирлинга |
| Инженерная карьера | |
| Учреждения | Эдинбургский университет Университет Глазго |
| Проекты | Двигатель Стирлинга |
Роберт Стирлинг (25 октября 1790 — 6 июня 1878) — шотландский священнослужитель и инженер . Он изобрел двигатель Стирлинга и был занесен в Зал славы шотландской инженерии в 2014 году.
Ранний период жизни
[ редактировать ]Роберт Стирлинг [1] родился в Фатал Филдс, месте в Шотландии недалеко от деревни Метвен , Пертшир . [2] Член семьи Стирлингов со стороны Дублана, Роберт родился у Патрика и Агнес Стирлинг. [3] Он был одним из восьми общих детей Патрика и Агнес. [3]
Его дедом был Майкл Стирлинг, наиболее известный своим изобретением молотилки . [2] Отец Роберта, Патрик, также проводил время, экспериментируя и внедряя инновации в промышленное сельскохозяйственное оборудование. [2]
Хотя у Роберта, как и у его отца и деда, была естественная склонность к инженерному делу, он начал посещать Эдинбургский университет, чтобы изучать богословие в надежде стать священником. в 1805 году в возрасте пятнадцати лет [2] [4] Его брат Джеймс, который сыграет важную роль в будущих инженерных начинаниях Стирлинга, также учился в Эдинбурге в возрасте 14 лет. [4]
Он закончил учебу в Эдинбургском университете и в ноябре 1809 года продолжил обучение в Университете Глазго , где, по словам Кейта Лейдлера, [5] он изучал классику, философию, теологию и математику, но, вероятно, очень мало естественных наук. [2] [4] В 1814 году он вернулся в Эдинбургский университет, изучая богословие в последний раз. [4]
Роберт получил лицензию на проповедь в церкви в 1816 году от пресвитерии Дамбартона Шотландской . В сентябре 1816 года комиссар герцога Портленда даровал Стирлингу титул министра в качестве второго подопечного прихода Лэй-Кирк в Килмарноке. [2] [6] Наконец, в феврале 1824 года Стирлинг был назначен священником близлежащей приходской церкви Галстон , где он продолжал свое служение до 1878 года. [7]
В июле 1819 года Роберт Стирлинг женился на Джейн Рэнкин. [3] Вместе у них было семеро детей, пять сыновей и две дочери. [2]
Инженерия и наука
[ редактировать ]История
[ редактировать ]Роберт Стирлинг считается одним из отцов двигателей горячего воздуха. Мало кто до него отважился создавать воздушные двигатели: Гийом Амонтон был первым, кто построил работающий двигатель с горячим воздухом в 1699 году. [8]
За Амонтоном в 1807 году последовал Джордж Кэли , двигатель которого был одним из тех, в которых огонь закрыт и питался воздухом, закачиваемым под решетку в достаточном количестве для поддержания горения, в то время как большая часть воздуха поступает над огнем. нагреваться и расширяться; все вместе с продуктами сгорания воздействует затем на поршень и проходит через рабочий цилиндр; и операция представляет собой только простое смешивание, не требуется нагревательная поверхность металла, а нагреваемый воздух приводится в непосредственный контакт с огнем. [9]
Стирлинг получил первый патент на воздушный двигатель в 1816 году. Принцип работы воздушного двигателя Стирлинга отличается от двигателя Кэли, в котором воздух прогоняется через печь и выпускается, тогда как в двигателе Стирлинга воздух работает в замкнутом контуре. Именно ему изобретатель уделил большую часть своего внимания. Двухсильный двигатель горячего воздуха Стирлинга, построенный в 1818 году для перекачки воды в карьере Эйршира, продолжал работать некоторое время, пока нерадивый обслуживающий персонал не допустил перегрева нагревателя. Этот эксперимент доказал изобретателю, что из-за низкого рабочего давления двигатель можно было адаптировать только к небольшой мощности, на которую в то время не было спроса. [10]
Патент Стирлинга 1816 года также касался « Экономайзера », предшественника регенератора. В этом патенте (№ 4081) он описывает технологию «экономайзера» и несколько применений, в которых такая технология может быть использована. В результате появилась новая конструкция двигателя с горячим воздухом. В 1818 году был построен один двигатель для перекачки воды из карьера в Эйршире, но из-за технических проблем от двигателя на время отказались. [11]
Стирлинг запатентовал второй двигатель с горячим воздухом вместе со своим братом Джеймсом в 1827 году. Они перевернули конструкцию так, чтобы горячие концы вытеснителей находились под оборудованием, и добавили насос сжатого воздуха, чтобы давление воздуха внутри могло повышаться до около 20 атмосфер. [12]
Вскоре за двумя братьями Стирлингами в 1828 году последовали Паркинсон и Кроссли, а в 1829 году — Арнотт. [13] [14] Эти предшественники, которым Джон Эрикссон [15] Следует добавить, что они принесли в мир технологию горячего воздушного двигателя и ее огромные преимущества перед паровым двигателем. Каждый из них имел свою собственную технологию, и хотя двигатель Стирлинга и двигатель Паркинсона и Кроссли были очень похожи, Роберт Стирлинг отличился, изобретя регенератор, первый пример регенеративного теплообменника .
Паркинсон и Кросли ввели принцип использования воздуха большей плотности, чем плотность атмосферы, и таким образом получили двигатель большей мощности при том же компасе. Джеймс Стирлинг следовал той же идее, когда построил знаменитый двигатель Данди. [16]
Патент Стирлинга 1827 года лег в основу третьего патента Стирлинга 1840 года. [17] Изменения в патенте 1827 года были незначительными, но существенными. Именно этот третий патент породил двигатель Данди. [18]
Джеймс Стирлинг представил свой двигатель перед Институтом инженеров-строителей в 1845 году. [19] Первый двигатель такого типа, который после различных модификаций был эффективно сконструирован и отапливался, имел цилиндр диаметром 12 дюймов (около 30 см) и длиной хода 2 фута (около 61 см). 40 ходов или оборотов в минуту (40 об/мин). Этот двигатель приводил в движение все оборудование на заводе Dundee Foundry Company в течение восьми или десяти месяцев, и ранее было установлено, что он способен поднимать 700 000 фунтов на один фут в минуту (около 21 л.с.).
Считая эту мощность недостаточной для своих работ, литейная компания Данди построила второй двигатель с цилиндром диаметром 16 дюймов (около 40 см), ходом поршня 4 фута (около 1,20 м) и совершающим 28 ходов за один цикл. минута. Этот двигатель находится в непрерывной эксплуатации уже более двух лет и не только самым удовлетворительным образом выполняет работу литейного цеха, но и прошел испытания (с помощью фрикционного тормоза на третьем двигателе) на подъем почти 1 500 000 фунтов (около 45 л.с.).
Это дает расход 2,7 фунта. (около 1,22 кг) на лошадиную силу в час; но когда двигатель не был полностью загружен, расход был значительно ниже 2,5 фунтов. (около 1,13 кг) на лошадиную силу в час. Эта производительность находилась на уровне лучших паровых машин, КПД которых составлял около 10%. После Джеймса Стирлинга такая эффективность была возможна только благодаря использованию экономайзера (или регенератора).
Двигатель горячего воздуха
[ редактировать ]Самым известным изобретением Роберта Стирлинга является тепловой двигатель, ныне называемый двигателем Стирлинга . В 1816 году братья Стирлинг подали заявку на патент в Шотландии и Англии на изобретенное ими устройство — тепловой экономайзер. Функция этого изобретения заключалась в сохранении и выделении тепла при циркуляции воздуха через его механизмы. Это отличалось от большинства тепловых двигателей, которые использовали пар в качестве метода хранения и высвобождения энергии. [20]
Находясь в Килмарноке, он сотрудничал с другим изобретателем, Томасом Мортоном, который предоставил мастерские для исследований Стирлинга. [21] К 1818 году Стирлинг включил этот тепловой экономайзер в поршневой двигатель, который создал тепловую машину замкнутого цикла, приводившуюся в движение воздухом, в отличие от паровых двигателей, которые преобладали в то время. Эта обновленная версия теплового двигателя использовалась для перекачки воды из карьера. [22] Тепловая машина Стирлинга могла работать хорошо, но ее возможности были ограничены более слабыми металлами, доступными в то время. Из-за хрупкости использованных материалов воздушные сосуды в конечном итоге были раздавлены высоким давлением нагретого воздуха. [23]
В 1824 году Стирлинг стремился повысить эффективность тепловой машины, пытаясь отделить воздух, находящийся в экономайзере. Это было сделано путем изготовления плунжеров пневматического двигателя из тонких металлических пластин. Это должно было улучшить воздушный поток и обеспечить лучший нагрев и охлаждение двигателя. [24] Хотя эта идея получила патент, в конечном итоге она не привела к повышению общей эффективности теплового двигателя. [25]
В 1840 году Стирлинг получил еще один патент на тепловую машину после изменения конструкции в новой попытке увеличить долговечность. Усовершенствования, внесенные Стирлингом, включали добавление стержней или пластин в канале, через который горячий воздух поступал в холодную секцию двигателя. Благодаря наличию этих поверхностей воздух можно было охлаждать до более низкой температуры при движении из горячей секции двигателя в холодную секцию двигателя. Кроме того, Стирлинг добавил чашеобразные кожаные манжеты вокруг поршневых штоков, чтобы герметизировать зазоры и минимизировать утечку воздуха из двигателя. [26] После разработки этих усовершенствований Стирлинг построил два таких тепловых двигателя для использования на чугунолитейном заводе, которым он управлял, в Данди. [25] Один из этих воздушных двигателей был запущен в марте 1843 года и проработал до декабря 1845 года, когда вышел из строя воздушный корабль. Неисправность воздушного судна могла быть связана с неспособностью металлов выдерживать высокие температуры, при которых работал двигатель. После нескольких замен воздушного судна воздушный двигатель был демонтирован в 1847 году после того, как Стирлинг покинул чугунолитейный завод в Данди. [27]
В 1876 году Роберт Стирлинг написал письмо, в котором признал важность Генри Бессемера нового изобретения — бессемеровского процесса производства стали. Стирлинг был оптимистичен в отношении того, что новая сталь улучшит характеристики воздушных двигателей.
Разработка Робертом Стирлингом двигателя горячего воздуха отчасти была мотивирована соображениями безопасности. Его двигатель был спроектирован так, чтобы выходить из строя гораздо менее катастрофически, чем паровые двигатели того времени, но при этом иметь большую эффективность. [2] Хотя двигатель Стирлинга сегодня используется редко, его кажущаяся способность к вечному движению продолжает привлекать интерес исследовательских институтов, таких как Национальная лаборатория Лос-Аламоса и НАСА . [2]
Личная жизнь и смерть
[ редактировать ]10 июля 1819 года Стирлинг женился на Джейн Рэнкин в Килмарноке. У них было семеро детей: [28] [29]
- Патрик Стирлинг , родился 29 июня 1820 года, стал инженером-локомотивистом.
- Джейн Стирлинг, родилась 25 сентября 1821 г., домохозяйка.
- Уильям Стирлинг родился 14 ноября 1822 года, стал инженером-строителем и инженером путей сообщения в Южной Америке.
- Роберт Стирлинг, родившийся 16 декабря 1824 года, стал инженером путей сообщения в Перу.
- Дэвид Стирлинг, родившийся 12 октября 1828 года, стал министром Крейги, Эйршир.
- Джеймс Стирлинг , родился 2 октября 1835 года, стал инженером-локомотивистом.
- Агнес Стирлинг родилась 22 июля 1838 года, стала художницей.
Преподобный Роберт Стирлинг умер в Галстоне, Восточный Эйршир , 6 июня 1878 года. [30] Он похоронен на кладбище Галстон, где в декабре 2014 года по общественной подписке было установлено новое надгробие, заменившее первоначальный камень, находившийся в разрушенном состоянии. Он был повторно освящен в воскресенье, 3 мая 2015 года. [29]
Почести
[ редактировать ]11 января 1840 года Стерлингу было присвоено звание доктора богословия Университетом Сент-Эндрюса за выдающиеся достижения в служении. [31] [29] [32]
3 октября 2014 года Стирлинг был введен в Зал славы шотландского инженерного дела. [32] [33]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Жизнь Роберта Стирлинга» . hotairengines.org .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Ховард, Бромберг (2010). Великие жизни из истории: изобретатели и изобретения . Салем Пресс. стр. 1037–1039. ISBN 978-1-58765-522-7 .
- ^ Jump up to: а б с Сьер, Роберт (1995). Преподобный Роберт Стирлинг Д.Д. Эссекс: Лос-Анджелес Мэйр. п. 2. ISBN 0-9526417-0-4 .
- ^ Jump up to: а б с д Сьер, Роберт (1995). Преподобный Роберт Стирлинг Д.Д. Эссекс: Лос-Анджелес Мэйр. п. 8. ISBN 0-9526417-0-4 .
- ^ Лейдлер, Кейт Дж. (1993). Зажечь такую свечу . Издательство Оксфордского университета. п. 24.
- ^ Сьер, Роберт (1995). Преподобный Роберт Стирлинг Д.Д. Эссекс: Лос-Анджелес Мэйр. п. 10. ISBN 0-9526417-0-4 .
- ^ Сьер, Роберт (1995). Преподобный Роберт Стирлинг Д.Д. Эссекс: Лос-Анджелес Мэйр. п. 20. ISBN 0-9526417-0-4 .
- ^ «Огненное колесо Амонтона» . hotairengines.org .
- ^ «Воздушный двигатель Кэли 1807» . hotairengines.org .
- ^ «Двигатель горячего воздуха Стирлинга 1816 года» . hotairengines.org .
- ^ «Патент на термовоздушный двигатель Стирлинга 1816 года» . hotairengines.org .
- ^ «Двигатель Стирлинга 1827 года» . hotairengines.org .
- ^ «Двигатель замкнутого цикла Паркинсона и Кроссли» . hotairengines.org .
- ^ «Воздушный двигатель Арнотта» . hotairengines.org .
- ^ «Талорические двигатели Эрикссон» . hotairengines.org .
- ^ «Двигатель Данди Стирлинга» . hotairengines.org .
- ^ «Патент на двигатель Стирлинга Данди» . hotairengines.org .
- ^ «Обзор и обсуждение двигателя Данди Стирлинга» . hotairengines.org .
- ^ «Двигатель Стирлинга 1842 года, представленный Джеймсом Стирлингом Институту инженеров-строителей 10 июня 1845 года - Полный текст и обсуждение» . hotairengines.org .
- ^ Сьер, Роберт (1995). Преподобный Роберт Стирлинг Д.Д. Эссекс: Лос-Анджелес Мэйр. п. 58. ИСБН 0-9526417-0-4 .
- ^ Сьер, Роберт (1995). Преподобный Роберт Стирлинг Д.Д. Эссекс: Лос-Анджелес Мэйр. п. 16. ISBN 0-9526417-0-4 .
- ^ Сьер, Роберт (1995). Преподобный Роберт Стирлинг Д.Д. Эссекс: Лос-Анджелес Мэйр. п. 73. ИСБН 0-9526417-0-4 .
- ^ Тревино, Марселла (2013). Энциклопедия энергетики . Салем Пресс, Инкорпорейтед. стр. 1185–1186. ISBN 978-0-470-89439-2 .
- ^ Сьер, Роберт (1995). Преподобный Роберт Стирлинг Д.Д. Эссекс: Лос-Анджелес Мэйр. п. 79. ИСБН 0-9526417-0-4 .
- ^ Jump up to: а б Марсден, Бен (2004). Оксфордский национальный биографический словарь . Издательство Оксфордского университета.
- ^ Сьер, Роберт (1995). Преподобный Роберт Стирлинг Д.Д. Эссекс: Лос-Анджелес Мэйр. п. 83. ИСБН 0-9526417-0-4 .
- ^ Сьер, Роберт (1995). Преподобный Роберт Стирлинг Д.Д. Эссекс: Лос-Анджелес Мэйр. п. 93. ИСБН 0-9526417-0-4 .
- ^ «Роберт Стирлинг» . ElectricScotland.com. 18 мая 2009 года . Проверено 18 июня 2012 г.
- ^ Jump up to: а б с «Роберт Стирлинг» . Новости КиРК . Приход Галстонской церкви Шотландии. 2015. Архивировано из оригинала 18 июня 2018 года . Проверено 15 августа 2015 г.
Ссылка на сервис Стерлинга
- ^ Карлайл, Эдвард Ирвинг (1898). . В Ли, Сидни (ред.). Словарь национальной биографии . Том. 54. Лондон: Смит, Элдер и Ко. с. 383.
- ^ Сьер, Роберт (1995). Преподобный Роберт Стирлинг Д.Д. Эссекс: Лос-Анджелес Мэйр. п. 24. ISBN 0-9526417-0-4 .
- ^ Jump up to: а б «Преподобный доктор Роберт Стирлинг (1790-1878)» . Зал славы шотландского инженерного дела . Проверено 15 августа 2015 г.
- ^ «Выбор освещения в СМИ» . Зал славы шотландского инженерного искусства . 4 октября 2014 года . Проверено 15 августа 2015 г.
| Международный | |
|---|---|
| Национальный | |
| Другой | |
- 1790 рождений
- 1878 смертей
- Люди из Перта и Кинросса
- Служители Шотландской церкви XIX века
- Шотландские пресвитерианские священники XIX века
- шотландские изобретатели
- шотландские инженеры
- Выпускники Эдинбургского университета
- Выпускники Университета Глазго
- Клан Стирлинг
- Призывники Зала инженерной славы Шотландии
- Жители Галстона, Восточный Эйршир